(57)【要約】  本発明は、並列に配置された複数の円筒部であって、該円筒部は、上部電極層、下部電極層および誘電体層を少なくとも含む積層体が、前記上部電極層と前記下部電極層との間に少なくとも前記誘電体層をはさんで巻回されたものであり、前記上部電極層は、前記円筒部の一方の端部に引き出されており、前記下部電極層は、前記円筒部の他方の端部に引き出されている、円筒部と、前記複数の円筒部の一方の端部に配置され、該複数の円筒部の上部電極層と電気的に接続する第１外部電極と、前記複数の円筒部の他方の端部に配置され、該複数の円筒部の下部電極層と電気的に接続する第２外部電極とを含む巻回型コンデンサであって、前記積層体の巻回方向に対して平行な方向における寸法を長さＬとし、前記積層体の積層方向および巻回方向に対して垂直な方向の寸法を幅Ｗとすると、前記積層体の幅Ｗに対する長さＬの割合Ｌ／Ｗが４以上であるとき、前記巻回型コンデンサは２以上の前記円筒部を含み、Ｌ／Ｗが３以上４未満であるとき、前記巻回型コンデンサは３以上の前記円筒部を含み、Ｌ／Ｗが２以上３未満であるとき、前記巻回型コンデンサは４以上の前記円筒部を含み、Ｌ／Ｗが１以上２未満であるとき、前記巻回型コンデンサは８以上の前記円筒部を含む、巻回型コンデンサを提供する。
2019502260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に配置された複数の円筒部であって、該円筒部は、上部電極層、下部電極層および誘電体層を少なくとも含む積層体が、前記上部電極層と前記下部電極層との間に少なくとも前記誘電体層をはさんで巻回されたものであり、前記上部電極層は、前記円筒部の一方の端部に引き出されており、前記下部電極層は、前記円筒部の他方の端部に引き出されている、円筒部と、
前記複数の円筒部の一方の端部に配置され、該複数の円筒部の上部電極層と電気的に接続する第１外部電極と、
前記複数の円筒部の他方の端部に配置され、該複数の円筒部の下部電極層と電気的に接続する第２外部電極と
を含む巻回型コンデンサであって、
前記積層体の巻回方向に対して平行な方向における寸法を長さＬとし、前記積層体の積層方向および巻回方向に対して垂直な方向の寸法を幅Ｗとすると、
前記積層体の幅Ｗに対する長さＬの割合Ｌ／Ｗが４以上であるとき、前記巻回型コンデンサは２以上の前記円筒部を含み、
Ｌ／Ｗが３以上４未満であるとき、前記巻回型コンデンサは３以上の前記円筒部を含み、
Ｌ／Ｗが２以上３未満であるとき、前記巻回型コンデンサは４以上の前記円筒部を含み、
Ｌ／Ｗが１以上２未満であるとき、前記巻回型コンデンサは８以上の前記円筒部を含む、巻回型コンデンサ。
【請求項２】
前記長さＬが３ｍｍ以下である、請求項１に記載の巻回型コンデンサ。
【請求項３】
前記円筒部の厚さが１００μｍ以下である、請求項１または２に記載の巻回型コンデンサ。
【請求項４】
前記円筒部は、下部電極層、誘電体層および上部電極層を順に積層した積層体が巻回されたものであり、
前記積層体において、前記下部電極層の下に、更に拡散防止層が積層されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の巻回型コンデンサ。
【請求項５】
前記拡散防止層と前記下部電極層との間に、更に密着層が積層されている、請求項４に記載の巻回型コンデンサ。
【請求項６】
前記円筒部は、下部電極層、誘電体層および上部電極層を順に積層した積層体が巻回されたものであり、
前記積層体において、前記誘電体層と前記上部電極層との間、および／または前記誘電体層と前記下部電極層との間に、更に界面層が積層されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の巻回型コンデンサ。
【請求項７】
前記円筒部は、下部電極層、誘電体層および上部電極層を順に積層した積層体が巻回されたものであり、
前記積層体において、前記下部電極層の下に、更に絶縁層が積層されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の巻回型コンデンサ。
【請求項８】
前記円筒部は、下部電極層、誘電体層および上部電極層を順に積層した積層体が巻回されたものであり、
前記積層体において、前記上部電極層の上に、更に別の誘電体層および別の電極層が順に積層されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の巻回型コンデンサ。
【請求項９】
前記円筒部が樹脂部に包埋されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の巻回型コンデンサ。
【請求項１０】
基板上に犠牲層を形成する工程と、
複数の円筒部を形成する工程であって、
・前記犠牲層の上に、下部電極層、上部電極層、および下部電極層と上部電極層との間にはさまれる誘電体層を少なくとも含む積層体を形成する工程と、
・前記犠牲層を除去することにより前記積層体を巻回させて円筒部を得る工程と
を含む、工程と、
前記複数の円筒部を並列に配置する工程と、
前記複数の円筒部の上部電極層と電気的に接続する第１外部電極を前記複数の円筒部の一方の端部に形成し、前記複数の円筒部の下部電極層と電気的に接続する第２外部電極を前記複数の円筒部の他方の端部に形成する工程と
を含む、巻回型コンデンサの製造方法であって、
前記積層体の巻回方向に対して平行な方向における寸法を長さＬとし、前記積層体の積層方向および巻回方向に対して垂直な方向の寸法を幅Ｗとすると、
前記積層体の幅Ｗに対する長さＬの割合Ｌ／Ｗが４以上であるとき、前記巻回型コンデンサは２以上の前記円筒部を含み、
Ｌ／Ｗが３以上４未満であるとき、前記巻回型コンデンサは３以上の前記円筒部を含み、
Ｌ／Ｗが２以上３未満であるとき、前記巻回型コンデンサは４以上の前記円筒部を含み、
Ｌ／Ｗが１以上２未満であるとき、前記巻回型コンデンサは８以上の前記円筒部を含む、方法。
【請求項１１】
前記積層体を形成する工程が、前記下部電極層、前記誘電体層および前記上部電極層を順に形成することを含み、
更に、前記下部電極層を形成する前に、拡散防止層を形成する工程を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記積層体を形成する工程が、前記下部電極層、前記誘電体層および前記上部電極層を順に形成することを含み、
更に、前記拡散防止層と前記下部電極層の間に、密着層を形成する工程を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記積層体を形成する工程が、前記下部電極層、前記誘電体層および前記上部電極層を順に形成することを含み、
更に、前記誘電体層と上部電極層との間、および／または前記誘電体層と前記下部電極層との間に、界面層を形成する工程を含む、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記積層体を形成する工程が、前記下部電極層、前記誘電体層および前記上部電極層を順に形成することを含み、
更に、前記下部電極層を形成する前に、絶縁層を形成する工程を含む、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記積層体を形成する工程が、前記下部電極層、前記誘電体層および前記上部電極層を順に形成することを含み、
更に、前記上部電極層上に別の誘電体層および別の電極層を順に形成する工程を含む、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
更に、前記第１外部電極および前記第２電極を形成する前に、並列に配置された前記複数の円筒部の樹脂固めを行う工程を含む、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻回型コンデンサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高密度実装化に伴って、より高い静電容量を有し、かつより小型のコンデンサが求められている。このようなコンデンサの製造方法として、例えば、特許文献１には、基板上に積層を作製する工程であって、該積層が少なくとも２つの電気伝導層と、該２つの電気伝導層間に配置されている少なくとも１つの電気絶縁層とを有する、工程と、第１電気伝導層の露出領域上に第１金属接点を載置する工程と、第２電気伝導層の露出領域上に第２金属接点を載置する工程と、前記積層の第１部分をその当初位置から離して移動させる工程であって、前記第１部分が前記積層の縁部分を有する、工程と、前記第１部分を後方へ前記積層の第２部分に向かって曲成する工程とを包含する、コンデンサを製造する方法が開示されている。
【０００３】
非特許文献は、電気的に並列に接続された自己巻回型ダブルチューブ型コンデンサを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２０２３３５７号明細書
【０００５】
【非特許文献１】R. Sharma et al., Advanced Energy Materials 4, 1301631 (2014)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の巻回型コンデンサは、外部の電気要素に接続するための電極端子が、巻回した第１電気伝導層および第２電気伝導層（以下、まとめて「電気伝導層」とも言う）の終端部に形成されている。特許文献１に記載の巻回型コンデンサにおいては、電気伝導層の巻回方向に電荷が引き出されるため、等価直列抵抗（ＥＳＲ：Equivalent Series Resistance）が高くなり、１００ｋＨｚを超える高周波領域まで静電容量を得ることが困難であるという問題がある。
【０００７】
非特許文献１に記載のダブルチューブコンデンサは、静電容量を大きくすることができる。しかしながら、このコンデンサは、ＥＳＲが大きくなりやすい。
【０００８】
本発明者は、下部電極層、誘電体層および上部電極層を含む積層体を巻回することにより得られる円筒部の両端に、他の電気要素に接続するための一対の外部電極を設置することにより、ＥＳＲが小さく、高周波数領域であっても好適に使用することができる巻回型コンデンサが得られることを見出した。しかし、電子機器の小型化および高性能化に伴い、小型で且つより一層ＥＳＲが低減したコンデンサが求められている。
【０００９】
本発明の目的は、ＥＳＲが小さく、高周波数領域であっても好適に使用することができる巻回型コンデンサおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上述の問題を解消すべく鋭意検討した結果、下部電極層、誘電体層および上部電極層を含む積層体を巻回することにより得られる複数の円筒部を並列に配置し、これら複数の円筒部の両端に一対の外部電極を設置し、更に積層体の寸法と円筒部の個数とを特定の値にすることによりコンデンサのＥＳＲを低減し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
本発明の第１の要旨によれば、並列に配置された複数の円筒部であって、円筒部は、上部電極層、下部電極層および誘電体層を少なくとも含む積層体が、上部電極層と下部電極層との間に少なくとも誘電体層をはさんで巻回されたものであり、上部電極層は、円筒部の一方の端部に引き出されており、下部電極層は、円筒部の他方の端部に引き出されている、円筒部と、
複数の円筒部の一方の端部に配置され、複数の円筒部の上部電極層と電気的に接続する第１外部電極と、
複数の円筒部の他方の端部に配置され、複数の円筒部の下部電極層と電気的に接続する第２外部電極と
を含む巻回型コンデンサであって、
積層体の巻回方向に対して平行な方向における寸法を長さＬとし、積層体の積層方向および巻回方向に対して垂直な方向の寸法を幅Ｗとすると、
積層体の幅Ｗに対する長さＬの割合Ｌ／Ｗが４以上であるとき、巻回型コンデンサは２以上の円筒部を含み、
Ｌ／Ｗが３以上４未満であるとき、巻回型コンデンサは３以上の円筒部を含み、
Ｌ／Ｗが２以上３未満であるとき、巻回型コンデンサは４以上の円筒部を含み、
Ｌ／Ｗが１以上２未満であるとき、巻回型コンデンサは８以上の円筒部を含む、巻回型コンデンサが提供される。
【００１２】
本発明の第２の要旨によれば、基板上に犠牲層を形成する工程と、
複数の円筒部を形成する工程であって、
・犠牲層の上に、下部電極層、上部電極層、および下部電極層と上部電極層との間にはさまれる誘電体層を少なくとも含む積層体を形成する工程と、
・犠牲層を除去することにより積層体を巻回させて円筒部を得る工程と
を含む、工程と、
複数の円筒部を並列に配置する工程と、
複数の円筒部の上部電極層と電気的に接続する第１外部電極を複数の円筒部の一方の端部に形成し、複数の円筒部の下部電極層と電気的に接続する第２外部電極を複数の円筒部の他方の端部に形成する工程と
を含む、巻回型コンデンサの製造方法であって、
積層体の巻回方向に対して平行な方向における寸法を長さＬとし、積層体の積層方向および巻回方向に対して垂直な方向の寸法を幅Ｗとすると、
積層体の幅Ｗに対する長さＬの割合Ｌ／Ｗが４以上であるとき、巻回型コンデンサは２以上の円筒部を含み、
Ｌ／Ｗが３以上４未満であるとき、巻回型コンデンサは３以上の円筒部を含み、
Ｌ／Ｗが２以上３未満であるとき、巻回型コンデンサは４以上の円筒部を含み、
Ｌ／Ｗが１以上２未満であるとき、巻回型コンデンサは８以上の円筒部を含む、方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る巻回型コンデンサは、上記構成を有することにより、ＥＳＲが小さく、高周波数領域であっても好適に使用することができる。また、本発明に係る巻回型コンデンサの製造方法は、上記構成を有することにより、ＥＳＲが小さく、高周波数領域であっても好適に使用することができる巻回型コンデンサを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一の実施形態に係る巻回型コンデンサの、円筒部の中心軸に沿った概略断面図を示す。
【図２】図２は、巻回型コンデンサの円筒部を構成する積層体の概略断面図であって、巻回方向に対して垂直な断面図を示す。
【図３】図３は、巻回型コンデンサの円筒部を構成する積層体の第１の変形例の概略断面図であって、巻回方向に対して垂直な断面図を示す。
【図４】図４は、巻回型コンデンサの円筒部を構成する積層体の第２の変形例の概略断面図であって、巻回方向に対して垂直な断面図を示す。
【図５】図５は、巻回型コンデンサの円筒部を構成する積層体の第３の変形例の概略断面図であって、巻回方向に対して垂直な断面図を示す。
【図６】図６は、巻回型コンデンサの円筒部を構成する積層体の第４の変形例の概略断面図であって、巻回方向に対して垂直な断面図を示す。
【図７】図７は、巻回型コンデンサの円筒部を構成する積層体の第５の変形例の概略断面図であって、巻回方向に対して垂直な断面図を示す。
【図８】図８（ａ）〜（ｆ）は、例５の巻回型コンデンサの製造方法を説明する図である。
【図９】図９は、犠牲層の上に積層された例５における積層体の概略断面図であって、巻回方向に対して垂直な断面図を示す。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｄ）は、例５の巻回型コンデンサの製造方法を説明する図である。
【図１１】図１１は、例１の巻回型コンデンサの、円筒部の中心軸に沿った概略断面図を示す。
【図１２】図１２は、例１の巻回型コンデンサについて静電容量の周波数特性を測定した結果を示すグラフである。
【図１３】図１３は、例１の巻回型コンデンサについてインピーダンスの周波数特性を測定した結果を示すグラフである。
【図１４】図１４は、例５の巻回型コンデンサについて静電容量の周波数特性を測定した結果を示すグラフである。
【図１５】図１５は、例５の巻回型コンデンサについてインピーダンスの周波数特性を測定した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一の実施形態に係る巻回型コンデンサおよびその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。但し、本発明に係る巻回型コンデンサならびに各構成要素の形状および配置等は、以下に説明する実施形態および図示される構成に限定されるものではない。
【００１６】
本発明の一の実施形態に係る巻回型コンデンサ１は、概略的には、図１に示すように、並列に配置された複数の円筒部２と、複数の円筒部２の一方の端部に配置される第１外部電極４と、複数の円筒部２の他方の端部に配置される第２外部電極６とを含む。第１外部電極４および第２外部電極６は、円筒部２の両端において互いに対向するように位置する。なお、複数の円筒部が「並列に配置された」とは、各々の円筒部の中心軸が平行になるように２以上の円筒部が配置されていることを意味する。また、円筒部２の「端部」とは、円筒部２の中心軸と交わる端（または面）を意味する。巻回型コンデンサ１は、図１に示すように樹脂部８を含んでもよい。しかしながら、この樹脂部８は必須の構成要素ではない。この樹脂部８が存在しない場合であっても、本実施形態に係る巻回型コンデンサ１は機能し得る。図１に示す巻回型コンデンサ１において、円筒部２の両端以外の部分は樹脂部８に覆われている。
【００１７】
円筒部２は、下部電極層１２と上部電極層１６とが少なくとも誘電体層１４をはさんで巻回されたものである。円筒部２は、例えば、図２に示すような断面形状を有する積層体１０を巻回することにより得ることができる。図２に示す積層体１０において、下部電極層１２、誘電体層１４および上部電極層１６が順に積層されている。図２に示すように、上部電極層１６の上に絶縁層１８が積層されてよい。尤も、この絶縁層１８は本実施形態において必須の構成要素ではなく、下部電極層１２と上部電極層１６とが電気的に接触する可能性がない場合には、必ずしも設置する必要はない。
【００１８】
図２に示すように、積層体１０において、下部電極層１２および上部電極層１６は、一方の電極層の一端が他方の電極層と重ならないように配置される。このような積層体１０を巻回することにより、下部電極層１２と上部電極層１６とが少なくとも誘電体層１４をはさんで巻回された円筒部２を得ることができる。このような円筒部２において、第１外部電極４および第２外部電極６はそれぞれ、図２に示す積層体１０の左および右に対応する位置に配置される。これにより、上部電極層１６は、第１外部電極４に電気的に接続され、第２外部電極６から電気的に離隔される。同様に、下部電極層１２は、第２外部電極６に電気的に接続され、第１外部電極４から電気的に離隔される。
【００１９】
本実施形態に係る巻回型コンデンサ１は、非常に小型にすることができ、例えば、円筒部２の厚さは、１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下であり得る。
【００２０】
本実施形態に係る巻回型コンデンサ１においては、電流が円筒部の中心軸に沿った方向に直線的に流れるので、電流が巻回方向に沿ってコイル状に流れる従来の巻回型コンデンサよりも高周波側に共振周波数を有し、そのため、高周波数領域での使用に適している。更に、本実施形態に係る巻回型コンデンサは、並列に配置された２以上の円筒部２を含み、この２以上の円筒部２の両端に第１外部電極４および第２外部電極６が形成されている。このように２以上の円筒部２が外部電極を介して並列接続されることにより、インダクタンスが低下し、高周波側に共振周波数を持つ。その結果、高い周波数の交流電流に対して、低いインピーダンスを示す。
【００２１】
巻回型コンデンサのＥＳＲは電極層の材料やその厚み等によって変化する。本実施形態に係る巻回型コンデンサが、円筒部を１つのみ含む従来の巻回型コンデンサと同じ静電容量を有する場合、本実施形態に係る巻回型コンデンサは、従来の巻回型コンデンサよりもＥＳＲを低減することができる。例えば、巻回型コンデンサに含まれる円筒部の中心軸に沿った長さの合計が同じである場合、複数の円筒部を並列に配置することにより、円筒部を１つのみ含む巻回型コンデンサと比較して、同等の静電容量を維持しつつ電流の取り出し方向の長さを短くすることができる。そのため、静電容量を低下させることなくＥＳＲおよび等価直列インダクタンス（ＥＳＬ：Equivalent Series Inductance）を低減することができ、より高波長の領域まで静電容量を取得することができる。換言すれば、巻回型コンデンサに含まれる円筒部の占有体積が同じである場合、複数の円筒部を並列に配置することにより、円筒部を１つのみ含む巻回型コンデンサと比較して、同等の静電容量を維持しつつＥＳＲおよびＥＳＬを低減することができる。一方、円筒部１つあたりの長さが同じである場合、２以上の円筒部が並列に配置される本実施形態に係る巻回型コンダクタは、円筒部を１つのみ含む巻回型コンデンサと比較して、より高い静電容量を取得することができる。
【００２２】
積層体の巻回方向に対して平行な方向における寸法を長さＬとし、積層体の積層方向および巻回方向に対して垂直な方向の寸法を幅Ｗとしたとき、円筒部１つ当たりのＥＳＲは、上述の長さＬと幅Ｗとの比によって変化する。積層体の長さＬが大きいほど、円筒部１つ当たりのＥＳＲは低減する。一方、積層体の幅Ｗが大きいほど、円筒部１つ当たりのＥＳＲは増大する。そのため、所定のＥＳＲ値を有する巻回型コンデンサを得るためには、積層体の長さＬと幅Ｗとの比に応じて、円筒部の数を設定する必要がある。本発明者の検討の結果、積層体の幅Ｗに対する長さＬの割合Ｌ／Ｗの値に応じて、円筒部の個数を下記のように設定することにより、巻回型コンデンサのＥＳＲを低減することができることがわかった。すなわち、Ｌ／Ｗが４以上であるとき、巻回型コンデンサが２以上の円筒部を含み、Ｌ／Ｗが３以上４未満であるとき、巻回型コンデンサが３以上の円筒部を含み、Ｌ／Ｗが２以上３未満であるとき、巻回型コンデンサが４以上の円筒部を含み、Ｌ／Ｗが１以上２未満であるとき、巻回型コンデンサが８以上の円筒部を含むように巻回型コンデンサを構成することにより、ＥＳＲを低減することができる。ＥＳＲの値は、電極の材質やその厚み等によって変化する。例えば上部電極層および下部電極層（および存在する場合には第３の電極層）がＮｉ層であり、誘電体層がＳｉＯ２層である場合、上記構成により２．５Ω以下の低ＥＳＲ値を達成することができる。
【００２３】
本実施形態に係る巻回型コンデンサにおいて、円筒部は、矩形状の積層体を自己巻回させて作製される。積層体の巻回方向に対して平行な方向の寸法を長さＬ、巻回方向および積層方向に対して垂直な方向の寸法を幅Ｗとすると、長さＬが大きいほど（すなわち、積層体の巻回数が大きいほど）、得られる巻回型コンデンサのＥＳＲが低減すると考えられる。しかし、本発明者の検討により、積層体の長さＬが大きくなると、巻回の際に欠陥が発生するおそれがあり、巻きずれが生じやすくなるおそれがあることがわかった。本発明者の検討によれば、積層体の長さＬは、３ｍｍ以下であることが好ましい。長さＬが３ｍｍ以下であると、欠陥の発生を顕著に抑制することが可能であり、巻ずれの発生を効果的に低減することができる。積層体の長さＬは、より好ましくは０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。
【００２４】
円筒部２の長さは、７５０μｍ以下であることが好ましい。円筒部２の長さが上記範囲内であると、２以上の円筒部を並列配置したコンデンサは、２．５以下のＥＳＲを示す。なお、円筒部２の長さは、積層体１０の幅Ｗに対応する。
【００２５】
図１に示す巻回型コンデンサ１は２つの円筒部を含むが、本発明に係る巻回型コンデンサはかかる構成に限定されるものではなく、３以上の円筒部を含んでよい。また、円筒部の配置方法は特に限定されず、用途に応じて任意の配置を選択することができる。例えば、２以上の円筒部を水平方向に並列配置してよく、あるいは、２以上の円筒部を水平方向および高さ方向（厚み方向）に並列配置した３次元構造を有してもよい。並列に配置された円筒部間の距離は用途に応じて適宜設定してよい。
【００２６】
本実施形態に係る巻回型コンデンサ１の形状は特に限定されるものではなく、例えば、平板型のコンデンサであってよい。巻回型コンデンサ１の厚みは、１００μｍ以下であることが好ましい。巻回型コンデンサの厚みが上記範囲内であると、小型化および低背化が求められる電子機器に好適に用いることができ、基板に内蔵することも可能である。また、負荷からの配線長を短くすることができるため、配線のインダクタンスによるロスを低減することが可能であるという利点を有する。
【００２７】
下部電極層１２を構成する材料は、導電性であれば特に限定されず、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｔａおよびこれらの合金、例えばＣｕＮｉ、ＡｕＮｉ、ＡｕＳｎ、ならびにＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＯＮ、ＴｉＡｌＯＮ、ＴａＮ等の金属酸化物、金属酸窒化物等が挙げられる。
【００２８】
下部電極層１２の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。下部電極層１２の厚みをより大きくすることにより、例えば５０ｎｍとすることによりＥＳＲをより低減することができる。また、下部電極層１２の厚みをより小さくすることにより、例えば１０ｎｍとすることにより、円筒部２の直径をより小さくすることができ、巻回型コンデンサ１をより小型化することが可能になる。
【００２９】
下部電極層１２の形成方法は、特に限定されず、基板の上、または存在する場合には基板上に形成された下層（例えば、後述する犠牲層等）の上に直接形成してもよく、あるいは別途形成した下部電極層１２を基板または下層に貼り付けることにより形成してもよい。基板または下部電極層の下の層上に下部電極層１２を直接形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、化学蒸着法、スパッタ法、原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法、パルスレーザー堆積法（ＰＬＤ：Pulsed Laser Deposition）等が挙げられる。
【００３０】
誘電体層１４を構成する材料は、絶縁性であれば特に限定されず、例えば、ペロブスカイト型の複合酸化物、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ：例えば、Ａｌ２Ｏ３）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ：例えば、ＳｉＯ２）、Ａｌ−Ｔｉ複合酸化物（ＡｌＴｉＯｘ）、Ｓｉ−Ｔｉ複合酸化物（ＳｉＴｉＯｘ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、Ｈｆ−Ｓｉ複合酸化物（ＨｆＳｉＯｘ）、Ｚｒ−Ｓｉ複合酸化物（ＺｒＳｉＯｘ）、Ｔｉ−Ｚｒ複合酸化物（ＴｉＺｒＯｘ）、Ｔｉ−Ｚｒ−Ｗ複合酸化物（ＴｉＺｒＷＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、Ｓｒ−Ｔｉ複合酸化物（ＳｒＴｉＯｘ）、Ｐｂ−Ｔｉ複合酸化物（ＰｂＴｉＯｘ）、Ｂａ−Ｔｉ複合酸化物（ＢａＴｉＯｘ）、Ｂａ−Ｓｒ−Ｔｉ複合酸化物（ＢａＳｒＴｉＯｘ）、Ｂａ−Ｃａ−Ｔｉ複合酸化物（ＢａＣａＴｉＯｘ）、Ｓｉ−Ａｌ複合酸化物（ＳｉＡｌＯｘ）等の金属酸化物；窒化アルミニウム（ＡｌＮｙ）、窒化ケイ素（ＳｉＮｙ）、Ａｌ−Ｓｃ複合窒化物（ＡｌＳｃＮｙ）等の金属窒化物；または酸窒化アルミニウム（ＡｌＯｘＮｙ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）、Ｈｆ−Ｓｉ複合酸窒化物（ＨｆＳｉＯｘＮｙ）、Ｓｉ−Ｃ複合酸窒化物（ＳｉＣｚＯｘＮｙ）等の金属酸窒化物が挙げられる。なお、上記の式は、単に元素の構成を表現するものであり、組成を限定するものではない。即ち、Ｏ、ＮおよびＣに付されたｘ、ｙおよびｚは任意の値であってもよく、金属元素を含む各元素の存在比率は任意である。より高い静電容量を得るために、より高い誘電率を有するものが好ましい。高い誘電率を有する材料としては、例えばＡＢＯ３（ＡおよびＢは任意の金属原子）で表されるペロブスカイト型の複合酸化物が挙げられ、好ましくは、チタン（Ｔｉ）を含むペロブスカイト型の複合酸化物（以下、「チタン（Ｔｉ）系ペロブスカイト型複合酸化物」とも言う）が挙げられる。好ましいＴｉ系ペロブスカイト型複合酸化物として、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、（ＢａＳｒ）ＴｉＯ３、（ＢａＣａ）ＴｉＯ３、（ＳｒＣａ）ＴｉＯ３、Ｂａ（ＴｉＺｒ）Ｏ３、Ｓｒ（ＴｉＺｒ）Ｏ３、Ｃａ（ＴｉＺｒ）Ｏ３、（ＢａＳｒ）（ＴｉＺｒ）Ｏ３、（ＢａＣａ）（ＴｉＺｒ）Ｏ３、（ＳｒＣａ）（ＴｉＺｒ）Ｏ３等が挙げられる。このようなＴｉ系ペロブスカイト型複合酸化物は、高い比誘電率を有するので、コンデンサの静電容量を大きくできる点で有利である。
【００３１】
誘電体層１４の厚みは、特に限定されないが、例えば１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがより好ましい。誘電体層１４の厚みを１０ｎｍ以上とすることにより、絶縁性をより高めることができ、漏れ電流をより小さくすることが可能になる。また、誘電体層１４の厚みを１００ｎｍ以下とすることにより、より高い静電容量を得ることが可能になる。また、誘電体層１４の厚みを１００ｎｍ以下とすることにより、円筒部２の直径をより小さくすることができ、巻回型コンデンサ１をより小型化することが可能になる。
【００３２】
誘電体層１４の形成方法は、特に限定されず、下部電極層１２の上に直接形成してもよく、あるいは別途形成した誘電体層１４を下部電極層１２に貼り付けることにより形成してもよい。下部電極層１２の上に誘電体層１４を直接形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、化学蒸着法、スパッタ法、ＡＬＤ法、ＰＬＤ法等が挙げられる。誘電体層の材料がペロブスカイト型複合酸化物である場合、誘電体層１４は、好ましくはスパッタ法により形成される。
【００３３】
スパッタ法を用いて誘電体層１４を形成する場合、５００℃以上６００℃以下の基板温度で製膜することが好ましい。このように高温で製膜することにより、得られる誘電体層１４の結晶性が高まり、より高い比誘電率を得ることができる。このように高温で処理する場合、積層体１０は、後述の拡散防止層２５を有していることが好ましい。
【００３４】
上部電極層１６を構成する材料は、導電性であれば特に限定されず、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｔａおよびそれらの合金、例えばＣｕＮｉ、ＡｕＮｉ、ＡｕＳｎ、ならびにＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＯＮ、ＴｉＡｌＯＮ、ＴａＮ等の金属酸化物、金属酸窒化物などが挙げられる。
【００３５】
上部電極層１６の厚みは、特に限定されないが、例えば１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることがより好ましい。上部電極層１６の厚みをより大きくすることにより、例えば５０ｎｍとすることにより、ＥＳＲをより低減することができる。また、上部電極層１６の厚みをより小さくすることにより、例えば３０ｎｍ以下とすることにより、円筒部２の直径をより小さくすることができ、巻回型コンデンサ１をより小型化することが可能になる。
【００３６】
上部電極層１６の形成方法は、特に限定されず、誘電体層１４の上に直接形成してもよく、あるいは別途形成した上部電極層１６を誘電体層１４に貼り付けることにより形成してもよい。誘電体層１４の上に上部電極層１６を直接形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、化学蒸着法、スパッタ法、ＡＬＤ法、ＰＬＤ法が挙げられる。
【００３７】
図２に示すように、積層体１０を巻回したときに下部電極層１２と上部電極層１６とが電気的に接触して短絡することを防止するために、上部電極層１６および誘電体層１４の上に絶縁層１８を設置してもよい。絶縁層１８を構成する材料は、絶縁性であれば特に限定されないが、上述の誘電体層１４を構成する材料として挙げたものを用いることが好ましい。誘電体層１４を構成する材料として挙げたものを用いることにより、この絶縁層１８の誘電体層としての機能が高くなり、より高い静電容量を有するコンデンサを得ることができる。
【００３８】
絶縁層１８の厚みは、下部電極層１２と上部電極層１６との間の絶縁性が確保される限り特に限定されないが、例えば１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがより好ましい。絶縁層１８の厚みを１０ｎｍ以上とすることにより、絶縁性をより高めることができ、漏れ電流をより小さくすることが可能になる。また、絶縁層１８の厚みを１００ｎｍ以下とすることにより、円筒部２の直径をより小さくすることができ、コンデンサをより小型化することが可能になる。
【００３９】
絶縁層１８の形成方法は、特に限定されず、上部電極層１６および誘電体層１４の上に直接形成してもよく、あるいは別途形成した絶縁層１８を上部電極層１６および誘電体層１４に貼り付けることにより形成してもよい。上部電極層１６および誘電体層１４の上に絶縁層１８を直接形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、化学蒸着法、スパッタ法、ＡＬＤ法、ＰＬＤ法等が挙げられる。絶縁層の材料が、ペロブスカイト型複合酸化物である場合、絶縁層は、好ましくはスパッタ法により形成される。
【００４０】
図２において、符号２４で示す部分は、樹脂等の絶縁性物質で埋めることが好ましい。部分２４に絶縁性物質を存在させることにより、上部電極層１６と第２外部電極６との間、および下部電極層１２と第１外部電極４との間の電気的な絶縁をより確実にすることができる。部分２４に樹脂を存在させる方法としては、例えば、巻回後に円筒部に樹脂を含浸させる方法が挙げられる。なお、後述する変形例においても、部分２４に樹脂を存在させる方法として上述の方法を用いることができる。
【００４１】
第１外部電極４は、２以上の円筒部の一方の端部に配置され、その２以上の円筒部の上部電極層と電気的に接続する。第２外部電極６は、２以上の円筒部の他方の端部に配置され、その２以上の円筒部の下部電極層と電気的に接続する。このように第１外部電極４および第２外部電極６を配置することにより、２以上の円筒部を並列接続することができ、その結果、巻回型コンデンサ１のＥＳＲおよびＥＳＬを低減することができる。第１外部電極４および第２外部電極６を構成する材料は、導電性であれば特に限定されないが、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｌ、ＰｄおよびＡｕ、ならびにこれらの合金、例えばモネル（Ｎｉ−Ｃｕ合金）等が挙げられる。
【００４２】
第１外部電極４および第２外部電極６の形成方法は、特に限定されないが、例えば、めっき、蒸着、スパッタ等の方法が挙げられる。
【００４３】
本実施形態に係る巻回型コンデンサ１において、円筒部２は、図１に示すように樹脂部８に包埋されてよい。この場合、円筒部２の両端以外の部分は樹脂部８に覆われている。樹脂部８は、円筒部２を保護し、取り扱いを容易にするために設置される。また、樹脂部８を形成する樹脂は、円筒部２の内部に浸透していてもよい。このように円筒部２の内部にまで樹脂を含浸させることにより、円筒部２が樹脂により固められるので、コンデンサの特性がより安定する。なお、この樹脂部８は必須ではなく、存在しない場合であっても、本実施形態に係る巻回型コンデンサ１は機能し得る。
【００４４】
樹脂部８を構成する材料は、絶縁性であれば特に限定されず、アクリル系樹脂、エポキシ、ポリエステル、シリコーン、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート等を用いることができる。また、樹脂部８は、強度を高めるために、フィラーとしての絶縁性物質を含んでいてもよい。
【００４５】
図３に、本実施形態における積層体１０の第１の変形例を示す。図３に示すように、下部電極層１２の下に、更に拡散防止層２５が積層されてよい。拡散防止層２５を設置することにより、巻回型コンデンサの製造時に、後述する犠牲層を構成する成分が下部電極層１２に拡散することを抑制することができる。なお、後述する図６に示すように、下部電極層１２の下に更に絶縁層１８が積層される場合、拡散防止層２５は、絶縁層１８の下に積層されてよい。
【００４６】
拡散防止層２５を構成する材料は、特に限定されないが、好ましくは、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ：例えば、Ａｌ２Ｏ３）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ：例えば、ＳｉＯ２）、Ａｌ−Ｔｉ複合酸化物（ＡｌＴｉＯｘ）、Ｓｉ−Ｔｉ複合酸化物（ＳｉＴｉＯｘ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、Ｈｆ−Ｓｉ複合酸化物（ＨｆＳｉＯｘ）、Ｚｒ−Ｓｉ複合酸化物（ＺｒＳｉＯｘ）、Ｔｉ−Ｚｒ複合酸化物（ＴｉＺｒＯｘ）、Ｔｉ−Ｚｒ−Ｗ複合酸化物（ＴｉＺｒＷＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、Ｓｒ−Ｔｉ複合酸化物（ＳｒＴｉＯｘ）、Ｐｂ−Ｔｉ複合酸化物（ＰｂＴｉＯｘ）、Ｂａ−Ｔｉ複合酸化物（ＢａＴｉＯｘ）、Ｂａ−Ｓｒ−Ｔｉ複合酸化物（ＢａＳｒＴｉＯｘ）、Ｂａ−Ｃａ−Ｔｉ複合酸化物（ＢａＣａＴｉＯｘ）、Ｓｉ−Ａｌ複合酸化物（ＳｉＡｌＯｘ）、Ｓｒ−Ｒｕ複合酸化物（ＳｒＲｕＯｘ）、Ｓｒ−Ｖ複合酸化物（ＳｒＶＯｘ）等の金属酸化物；窒化アルミニウム（ＡｌＮｙ）、窒化ケイ素（ＳｉＮｙ）、Ａｌ−Ｓｃ複合窒化物（ＡｌＳｃＮｙ）、窒化チタン（ＴｉＮｙ）等の金属窒化物；または酸窒化アルミニウム（ＡｌＯｘＮｙ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）、Ｈｆ−Ｓｉ複合酸窒化物（ＨｆＳｉＯｘＮｙ）、Ｓｉ−Ｃ複合酸窒化物（ＳｉＣｚＯｘＮｙ）等の金属酸窒化物が挙げられ、特に、ＡｌＯｘおよびＳｉＯｘが好ましい。なお、上記の式は、単に元素の構成を表現するものであり、組成を限定するものではない。即ち、Ｏ、ＮおよびＣに付されたｘ、ｙおよびｚは任意の値であってもよく、金属元素を含む各元素の存在比率は任意である。
【００４７】
拡散防止層２５の厚みは、特に限定されないが、例えば５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが更に好ましい。拡散防止層２５の厚みを５ｎｍ以上とすることにより、犠牲層を構成する成分の拡散をより効果的に抑制することができる。更に、拡散防止層２５が絶縁性材料から形成されている場合、絶縁性を高めることができ、漏れ電流を小さくすることが可能になる。また、拡散防止層２５の厚みを３０ｎｍ以下、特に１０ｎｍ以下とすることにより、円筒部２の直径をより小さくすることができ、コンデンサをより小型化することが可能になる。更に、より大きな静電容量を有する巻回型コンデンサを得ることが可能になる。
【００４８】
拡散防止層２５を形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、化学蒸着法、スパッタ法、ＡＬＤ法、ＰＬＤ法等が挙げられるが、好ましくはＡＬＤ法が用いられる。ＡＬＤ法は、層を構成する原料を含む反応ガスにより原子層を一層ずつ堆積させて膜を形成するので、非常に均質で緻密な膜を形成することができる。ＡＬＤ法により犠牲層上に拡散防止層２５を形成することによって、犠牲層を構成する成分が他の層、例えば下部電極層１２に拡散することを効果的に抑制できる。また、ＡＬＤ法により形成された拡散防止層２５は、非常に薄く均質で緻密であるので、拡散防止層２５が絶縁性材料から形成されている場合、漏れ電流が小さく高絶縁性の膜とすることができる。なお、ＡＬＤ法により形成される膜は主に非晶質であるため、その組成は化学量論比に限定されず、種々の組成比率で構成され得る。
【００４９】
拡散防止層２５が絶縁性材料から形成される場合、積層体１０の巻回により得られる円筒部２において、拡散防止層２５が上部電極層１６と下部電極層１２との電気的接触を防止することができるので、上述の絶縁層１８は設置しなくてよい。
【００５０】
図３に示す変形例において、符号２４で示す部分は、樹脂等の絶縁性物質で埋めることが好ましい。部分２４に絶縁性物質を存在させることにより、上部電極層１６と第２外部電極６との間、および下部電極層１２と第１外部電極層４との間の電気的な絶縁をより確実にすることができる。
【００５１】
図４に、本実施形態における積層体１０の第２の変形例を示す。図４に示すように、拡散防止層２５と下部電極層１２との間に、更に密着層２６が積層されてよい。密着層２６は、拡散防止層２５および下部電極層１２に対して密着性を有し、積層体１０において下部電極層１２が剥離することを防止する機能を有する。なお、後述する図６に示すように、下部電極層１２の下に更に絶縁層１８が積層される場合、密着層２６は、絶縁層１８と拡散防止層２５との間に積層されてよい。
【００５２】
密着層２６を構成する材料として、例えば、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化クロム（ＣｒＯｘ）が挙げられる。
【００５３】
密着層２６の形成方法は、特に限定されず、その下に存在する層（例えば、犠牲層等）の上に直接形成してもよく、あるいは別途形成した密着層２６を、その下に存在する層の上に貼り付けることにより形成してもよい。密着層２６を、その下に存在する層の上に直接形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、化学蒸着法、スパッタ法、ＡＬＤ法、ＰＬＤ法等が挙げられる。
【００５４】
図４に示す変形例において、符号２４で示す部分は、樹脂等の絶縁性物質で埋めることが好ましい。部分２４に絶縁性物質を存在させることにより、上部電極層１６と第２外部電極６との間、および下部電極層１２と第１外部電極層４との間の電気的な絶縁をより確実にすることができる。
【００５５】
図５に、本実施形態における積層体１０の第３の変形例を示す。図５に示すように、誘電体層１４と上部電極層１６との間、および／または誘電体層１４と下部電極層１２との間に、更に界面層２７が積層されてよい。界面層２７は、ショットキー接合による漏れ電流を抑制する機能を有する。なお、後述する図６に示すように、下部電極層１２の下に更に絶縁層１８が積層される場合、絶縁層１８と下部電極層１２との間に更に界面層２７が積層されてもよい。また、後述する図７に示すように、上部電極層１６の上に更に第２の誘電体層２１および第３の電極層２２が順に積層される場合、第２の誘電体層２１と上部電極層１６との間、および／または第２の誘電体層２１と第３の電極層２２との間に界面層２７が積層されてもよい。
【００５６】
図５に示す積層体１０において、上部電極層１６の上に、絶縁層１８が積層されているが、この絶縁層１８は本実施形態において必須の構成要素ではなく、下部電極層１２と上部電極層１６とが電気的に接触する可能性がない場合には、必ずしも設置する必要はない。
【００５７】
界面層２７を構成する材料として、誘電体層の材料に応じて、適当な金属を適宜用いることができる。
【００５８】
界面層２７の形成方法は、特に限定されず、その下に存在する層の上に直接形成してもよく、あるいは別途形成した界面層２７を、その下に存在する層の上に貼り付けることにより形成してもよい。界面層２７を、その下に存在する層の上に直接形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、化学蒸着法、スパッタ法、ＡＬＤ法、ＰＬＤ法が挙げられる。
【００５９】
図５に示す変形例において、符号２４で示す部分は、樹脂等の絶縁性物質で埋めることが好ましい。部分２４に絶縁性物質を存在させることにより、上部電極層１６と第２外部電極６との間、および下部電極層１２と第１外部電極層４との間の電気的な絶縁をより確実にすることができる。
【００６０】
図６に、本実施形態における積層体１０の第４の変形例を示す。図６に示すように、下部電極層１２の下に、更に絶縁層１８が積層されてよい。このように絶縁層１８を積層した場合、積層体１０の巻回により得られる円筒部２において、絶縁層１８が上部電極層１６と下部電極層１２との電気的接触を防止することができるので、上部電極層１６の上に絶縁層を設けなくてよい。
【００６１】
絶縁層１８を構成する材料は、上述の誘電体層１４を構成する材料として挙げたものと同様のものであってよい。また、絶縁層１８を形成する方法は、上述の誘電体層１４を形成する方法として挙げた方法と同様のものであってよい。
【００６２】
図６に示す変形例において、符号２４で示す部分は、樹脂等の絶縁性物質で埋めることが好ましい。部分２４に絶縁性物質を存在させることにより、上部電極層１６と第２外部電極６との間、および下部電極層１２と第１外部電極層４との間の電気的な絶縁をより確実にすることができる。
【００６３】
図７に、本実施形態における積層体１０の第５の変形例を示す。図７に示すように、上部電極層１６の上に、更に別の誘電体層（第２の誘電体層２１とも言う）および別の電極層（第３の電極層２２とも言う）が順に積層されている。なお、図７に示す積層体は、３つの電極層１２、１６および２２ならびにその間に配置された誘電体層１４および２１を含むが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、４以上の電極層およびその間に配置された誘電体層を含んでもよい。第３の電極層２２は、下部電極層１２と同様に、上部電極層１６と完全には重ならないように設置され、第２外部電極６に電気的に接続され、第１外部電極４から電気的に離隔される。このように第２の誘電体層２１および第３の電極層２２を積層した場合、積層体１０の巻回により得られる円筒部２において、上部電極層１６と下部電極層１２との電気的接触を防止することができるので、上述の絶縁層１８は設置しなくてよい。
【００６４】
第２の誘電体層２１を構成する材料は、上述の誘電体層１４を構成する材料として挙げたものと同様のものであってよい。また、第２の誘電体層２１を形成する方法は、上述の誘電体層１４を形成する方法として挙げた方法と同様のものであってよい。
【００６５】
第３の電極層２２を構成する材料は、上述の下部電極層１２を構成する材料として挙げたものと同様のものであってよい。また、第３の電極層２２を形成する方法は、上述の下部電極層１２を形成する方法として挙げた方法と同様のものであってよい。
【００６６】
図７に示す変形例において、符号２４で示す部分は、樹脂等の絶縁性物質で埋めることが好ましい。部分２４に絶縁性物質を存在させることにより、第３の電極層２２と第１外部電極４との間、上部電極層１６と第２外部電極６との間、および下部電極層１２と第１外部電極層４との間の電気的な絶縁をより確実にすることができる。
【００６７】
本発明に係る巻回型コンデンサは、上述の実施形態に限定されるものではなく、コンデンサとしての機能を発揮し得る限り、種々の改変が可能である。例えば、同じ層を複数有していてもよく、また、更なる層を有していてもよい。
【００６８】
次に、本発明の一の実施形態に係る巻回型コンデンサの製造方法を以下に説明するが、本発明に係る巻回型コンデンサの製造方法は、以下に説明する方法に限定されるものではない。
本実施形態に係る巻回型コンデンサは、概略的には、基板上に犠牲層を形成する工程と、
２以上の円筒部を形成する工程であって、
・犠牲層の上に、下部電極層、上部電極層、および下部電極層と上部電極層との間にはさまれる誘電体層を少なくとも含む積層体を形成する工程と、
・犠牲層を除去することにより積層体を巻回させて円筒部を得る工程と
を含む、工程と、
２以上の円筒部を並列に配置する工程と、
２以上の円筒部の上部電極層と電気的に接続する第１外部電極を２以上の円筒部の一方の端部に形成し、２以上の円筒部の下部電極層と電気的に接続する第２外部電極を２以上の円筒部の他方の端部に形成する工程と
を含む方法により製造することができる。本実施形態に係る巻回型コンデンサは、より詳細には、以下のように製造される。
【００６９】
まず、基板を準備する。
【００７０】
基板を構成する材料は、特に限定されないが、犠牲層の成膜に悪影響を及ぼさず、犠牲層の除去に用いるエッチング液に対して安定な材料が好ましい。このような材料としては、例えば、シリコン、シリカ、マグネシア等が挙げられる。
【００７１】
次に基板上に犠牲層を形成する。
【００７２】
犠牲層を構成する材料は、下記の積層体を形成した後に、例えばエッチング処理等により除去することができる材料であれば特に限定されないが、高温においても比較的安定であることから、ゲルマニウムまたは酸化ゲルマニウムが好ましい。
【００７３】
犠牲層の厚みは、特に限定されないが、例えば５ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。
【００７４】
犠牲層の形成方法は、特に限定されず、直接基板上に形成してもよく、あるいは別途形成した膜を基板に貼り付けることにより形成してもよい。直接基板上に形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、化学蒸着法、スパッタ法、ＰＬＤ法等が挙げられる。
【００７５】
また、犠牲層は、基板上に前駆体層を形成し、これを処理することにより得てもよい。例えば、基板上に金属層を形成し、これを酸化することにより、犠牲層を形成してもよい。
【００７６】
次に、犠牲層の上に、下部電極層、上部電極層、および下部電極層と上部電極層との間にはさまれる誘電体層を少なくとも含む積層体を形成する。積層体を形成する工程は、下部電極層、誘電体層および上部電極層を上述の方法で順に形成することを含んでよい。なお、積層体は、１つの基板上に１つである必要はなく、１つの基板上に複数の積層体を同時に形成してもよい。また、巻回型コンデンサが、その他の層、例えば絶縁層、拡散防止層、密着層、第２の誘電体層、第３の電極層等を含む場合は、これらの層を所望の箇所に形成して積層体を製造すればよい。
【００７７】
具体的には、例えば、本実施形態に係る巻回型コンデンサの製造方法は、上部電極層の上に、絶縁層を形成する工程を含んでよい。また、下部電極層を形成する前に、拡散防止層を形成する工程を含んでよい。拡散防止層を形成する工程を含む場合、拡散防止層と下部電極層の間に、密着層を形成する工程を含んでよい。また、誘電体層と上部電極層との間、および／または誘電体層と下部電極層との間に、界面層を形成する工程を含んでよい。
【００７８】
更に、下部電極層を形成する前に、絶縁層を形成する工程を含んでよい。更に、上部電極層上に別の誘電体層（第２の誘電体層）および別の電極層（第３の電極層）を形成する工程を含んでよい。
【００７９】
上述の積層体は、下部電極層および上部電極層が、例えば図２に示すように、下部電極層および上部電極層の一端が他方の電極層と重ならないように形成される。このような構造を有する積層体は、例えば、メタルマスク（金属性マスク）を用いて製造することができ、あるいはフォトリソグラフィー技術を用いることにより製造することができる。
【００８０】
上述の積層体は、積層体全体として、下部電極層から上部電極層に向かう方向の内部応力を有する。このような内部応力は、積層体の下方の層、例えば下部電極層に引張応力を与え、および／または積層体の上方の層、例えば上部電極層に圧縮応力を与えることにより生じさせることができる。好ましくは、積層体は、下部電極層が引張応力を有し、かつ、上部電極層が圧縮応力を有するように形成される。当業者であれば、層に引張応力または圧縮応力を与えるために、層の材料および形成方法を適宜選択することができる。
【００８１】
積層体が下部電極層から上部電極層に向かう方向の内部応力を有することにより、基板から解放された積層体は、その応力により曲成し、自己巻回することが可能になる。
【００８２】
次に、上述のようにして得られた積層体を、犠牲層を除去することにより巻回する。
【００８３】
犠牲層の除去方法は、特に限定されないが、エッチング溶液により犠牲層をエッチングする方法が好ましい。例えば、積層体の巻回を開始する箇所の犠牲層または基板を、エッチング等により露出させ、そこからエッチング溶液を流し込み、犠牲層をエッチングすることにより、犠牲層を除去することができる。
【００８４】
エッチング溶液は、犠牲層および積層体を構成する層を構成する材料に応じて適宜選択することができ、例えば、犠牲層がＧｅまたはＧｅＯ２から形成されている場合、好ましくは過酸化水素水が用いられる。
【００８５】
犠牲層は、積層体の一端から徐々に除去される。積層体は、犠牲層が除去された部分から順に基板から離れ、その内部応力によって曲成して巻回し、円筒部が形成される。円筒部における巻回数は特に限定されず、１回であっても、複数回であってもよく、得られる巻回型コンデンサに求められる大きさ（径）および静電容量に応じて適宜選択することができる。
【００８６】
次に、２以上の円筒部を並列に配置する。円筒部の数および配置は、円筒部が並列に配置されていれば特に限定されるものではなく、用途や所望の特性および寸法に応じて適宜設定することができる。
【００８７】
次に、並列に配置された２以上の円筒部の一方の端部に第１外部電極を形成し、他方の端部に第２外部電極を形成する。第１外部電極は２以上の円筒部のそれぞれの上部電極層と電気的に接続し、第２外部電極は２以上の円筒部のそれぞれの下部電極層と電気的に接続する。第１外部電極および第２外部電極は、上述した方法、例えばめっきにより形成することができる。このように第１外部電極および第２外部電極を形成することにより、２以上の円筒部を並列接続することができる。
【００８８】
本実施形態に係る巻回型コンデンサの製造方法は、更に、第１外部電極および第２電極を形成する前に、並列に配置された２以上の円筒部の樹脂固めを行う工程を含むことが好ましい。具体的には、例えば、積層体を巻回して円筒部を得た後、剥離テープ等を用いて円筒部を基板から剥離し、２以上の円筒部を並列に配置する。次いで、並列に配置された円筒部の周りにダムを形成し、ダムの内部に樹脂を流し込んで、基板上の円筒部を樹脂中に浸漬させてよい。好ましくは、浸漬は、円筒部の内部にまで樹脂が含浸するのに十分な時間行われる。
【００８９】
次いで、樹脂を硬化させて、所望の形状、例えば直方体状に切り出し、円筒部の両端に対応する面から、例えば研磨することにより、上部電極層および下部電極層を露出させる。次いで、上部電極層および下部電極層が露出した面にそれぞれ、第１外部電極および第２外部電極を形成することにより、２以上の円筒部が樹脂部に包埋された巻回型コンデンサを得ることができる。
【００９０】
このようにして、本実施形態に係る巻回型コンデンサを得ることができる。
【実施例】
【００９１】
［例１］
以下に説明する手順で例１の巻回型コンデンサを作製した。
【００９２】
（犠牲層パターンの形成）
まず、基板３２として、直径４インチ（１０．１６ｃｍ）のＳｉ単結晶基板を準備した（図８（ａ））。基板３２上に、スパッタ法を用いて厚み５０ｎｍのＧｅ層を犠牲層３４として全面に形成した（図８（ｂ））。この犠牲層３４の上に、ポジ型のフォトレジスト３６を全面に塗布し（図８（ｃ））、次いで、所定のパターンを有するマスクを介して紫外線露光し、現像して未硬化部分を除去し、犠牲層３４上に短冊状の硬化したフォトレジストパターン３８を形成した（図８（ｄ））。この基板３２を、過酸化水素水を含むエッチング液に浸漬し、硬化したフォトレジスト部以外の犠牲層３４を除去した（図８（ｅ））。次いで、アセトンを用いて硬化したフォトレジスト３８を除去し、短冊状の犠牲層パターン４０を形成した（図８（ｆ））。
【００９３】
（積層体の形成）
犠牲層パターン４０が形成された基板３２上に、幅５００μｍ、長さ１．０ｍｍの短冊状のパターンが形成された金属製マスクを置き、犠牲層パターン４０の上に、絶縁層としてＳｉＯ２層をスパッタリング法により形成し、その上に、下部電極層１２としてＮｉ層を蒸着法により形成した。次いで、金属製マスクを短冊状パターンの長辺に対して垂直な方向（即ち幅方向）に５０μｍずらし、誘電体層１４としてＳｉＯ２層をスパッタリング法により形成し、その上に、上部電極層１６としてＮｉ層を蒸着法により形成した。ＳｉＯ２層の厚みは５０ｎｍ、Ｎｉ層の厚みは２５ｎｍであった。下部電極層１２と上部電極層１６とは、平面視において互いに重なっていない領域が幅方向に５０μｍずつ存在した。このようにして、図９に示すような断面形状を有する矩形の積層体１０が犠牲層パターン４０の上に形成された。積層体１０の長さＬは１．０ｍｍであり、幅Ｗは５００μｍであった。なお、図９に示す断面図は、積層体の巻回方向に対して垂直な断面図（即ち、積層体の長さ方向に対して垂直な断面図）である。
【００９４】
（円筒部の形成）
このようにして得られた積層体１０を複数配列した基板３２（図１０（ａ））の全面にフォトレジスト４２を塗布し（図１０（ｂ））、パターニングを行って積層体１０の一方の短辺側のフォトレジスト４２を除去した。次いで、フォトレジスト４２を除去した箇所を、フッ酸水溶液を用いてエッチングして、積層体１０の一部を除去し、犠牲層４０を露出させた（図１０（ｃ））。次いで、フォトレジスト４２を除去し（図１０（ｄ））、犠牲層４０が露出した部分に過酸化水素水を供給し、積層体１０の一方の短辺側から徐々に犠牲層４０をエッチングした。犠牲層４０のエッチングに従って積層体１０が巻回した。このような手順により、直径が５０μｍ、長さが５００μｍの複数の円筒部２（コンデンサ素体）を基板３２上に作製した。
【００９５】
（樹脂部の形成（樹脂固め工程））
上述のように円筒部２が形成された基板３２の外縁部にダムを造り、ダムの内部に樹脂を流し込んで、円筒部を樹脂で浸した。次いで、真空加熱によって樹脂中の空気を除去し、樹脂を円筒部の内部に十分に含侵させた。これを１５０℃のオーブンにて一昼夜保存して樹脂を熱硬化させた。その後、円筒部２および硬化された樹脂が形成された基板２３を室温付近まで急冷し、基板３２と樹脂の応力差によって基板３２から樹脂を剥離させた。剥離した樹脂には円筒状のコンデンサが含まれていた。樹脂の剥離部に樹脂を塗布し、同様に熱硬化させて円筒部２を樹脂中に封止した。
【００９６】
（外部電極の形成）
上述の手順で得られた円筒部２を包埋する樹脂を、１つの円筒部２を含む単位にダイサーでカットし、次いで、円筒部２の両端にある樹脂部を研磨して、一方の端面において下部電極層を露出させ、他方の端面において上部電極層を露出させた。この端面（露出面）に、電解めっきにより第１外部電極４および第２外部電極６をそれぞれ形成して、上部電極層１６と第１外部電極４とを接続し、下部電極層１２と第２外部電極６とを接続した。このようにして得られた例１の巻回型コンデンサ１は１つの円筒部２およびこれらを包埋する樹脂部８を含み、図１１に示すような断面形状を有した。
【００９７】
［例２および例２０］
積層体１０の長さＬおよび幅Ｗを下記の表１に示す値に設定した以外は例１と同様の手順で、例２および例２０の巻回型コンデンサを作製した。
【００９８】
［例３〜１９および例２１〜２５］
（積層体の形成および円筒部の形成）
積層体１０の長さＬおよび幅Ｗを下記の表１に示す値に設定した以外は例１と同様の手順で、複数の円筒部２を基板３２上に作製した。
【００９９】
（樹脂部の形成（樹脂固め工程））
このように形成した円筒部２を剥離テープで基板３２から剥離し、複数の円筒部２を剥離テープ上に並列に配置した。並列に配置した円筒部２の数は、下記の表１に示す。剥離テープ上に、上述の複数の円筒部２を囲むようにダムを造り、ダムの内部に樹脂を流し込んで、円筒部２を樹脂で浸した。次いで、真空加熱によって樹脂中の空気を除去し、樹脂を円筒部２の内部に十分に含侵させた。これを１５０℃のオーブンにて一昼夜保存して樹脂を熱硬化させた。硬化させた樹脂から剥離テープを剥離した。樹脂から剥離テープを剥離した部分に樹脂を塗布し、同様に熱硬化させて円筒部２を樹脂中に封止した。
【０１００】
（外部電極の形成）
上述の手順で得られた、複数の円筒部２を包埋する樹脂を、円筒部２の端面に沿ってダイサーでカットし、次いで、円筒部２の両端にある樹脂部を研磨して、一方の端面において下部電極層を露出させ、他方の端面において上部電極層を露出させた。この端面（露出面）に、電解めっきにより第１外部電極４および第２外部電極６をそれぞれ形成して、上部電極層１６と第１外部電極４とを接続し、下部電極層１２と第２外部電極６とを接続した。このようにして得られた例３〜１９および例２１〜２５の巻回型コンデンサ１は並列に配置された複数の円筒部２およびこれらを包埋する樹脂部８を含むものである。
【０１０１】
（ＥＳＲの測定）
得られた円筒コンデンサについて、インピーダンスアナライザー（アジレントテクノロジー社製、Ｅ４９９０Ａ）を用いて、温度２５±２℃、電圧１Ｖｒｍｓ、測定周波数１０ＭＨｚの条件でＥＳＲを測定した。各例につき１０個の測定を行い、その平均値を表１に示した。
【０１０２】
【表１】
2019502260.tif 000003
＊印を付したものは本発明の範囲外である。
【０１０３】
表１に示す結果より、Ｌ／Ｗの値が同じである場合、並列に配置された円筒部の個数が多いほど、巻回型コンデンサの抵抗値が低くなったことがわかる。表１に示すように、Ｌ／Ｗの値が４以上であり、かつ円筒部を２個以上含む例５、７、８、１０、１２、２１および２２の巻回型コンデンサは、周波数１０ＭＨｚにおいて２．５Ω以下の低い抵抗値を示した。これに対し、Ｌ／Ｗの値が４．０であり、円筒部を１つのみ含む例２０の巻回型コンデンサは、周波数１０ＭＨｚにおいて５．０Ωの高い抵抗値を示した。また、Ｌ／Ｗの値が３．０であり、かつ円筒部を３個以上含む例１８および１９の巻回型コンデンサは、周波数１０ＭＨｚにおいて２．５Ω以下の低い抵抗値を示した。これに対し、Ｌ／Ｗの値が３．０であり、円筒部を２個のみ含む例１７の巻回型コンデンサは、周波数１０ＭＨｚにおいて３．３Ωの高い抵抗値を示した。Ｌ／Ｗの値が２．０であり、かつ円筒部を４個以上含む例１１および１６の巻回型コンデンサは、周波数１０ＭＨｚにおいて２．５Ω以下の低い抵抗値を示した。これに対し、Ｌ／Ｗの値が２．０であり、３個以下の円筒部を含む例１、３、６、９、１４および１５の巻回型コンデンサは、周波数１０ＭＨｚにおいて３．３Ω以上の高い抵抗値を示した。Ｌ／Ｗの値が１．０であり、かつ円筒部を８個含む例２５の巻回型コンデンサは、周波数１０ＭＨｚにおいて２．５Ωの低い抵抗値を示した。これに対し、Ｌ／Ｗの値が１．０以上２．０未満であり、８個より少ない円筒部を含む例２、４、１３、２３および２４の巻回型コンデンサは、周波数１０ＭＨｚにおいて３．３Ω以上の高い抵抗値を示した。表１に示す結果から明らかであるように、本発明の範囲内である巻回型コンデンサによれば、ＥＳＲを十分に低減することができる。具体的には、実施例に示す構成を有する巻回型コンデンサの場合、本発明の範囲内である例５、７、８、１０〜１２、１６、１８、１９、２１、２２および２５の巻回型コンデンサは、周波数１０ＭＨｚでのＥＳＲの値を２．５Ω以下に低減することができた。また、本発明の範囲内である上述の各例の巻回型コンデンサにおいて、欠陥の発生が少なかった。これは、上述の各例において、積層体の長さＬが３ｍｍ以下であったからであると考えられる。
【０１０４】
（静電容量およびインピーダンスの測定）
例１および例５の巻回型コンデンサについて、インピーダンスアナライザーを用いて静電容量およびインピーダンスカーブを取得した。例５の巻回型コンデンサの静電容量およびインピーダンスの測定結果を図１２および図１３に示し、例１の巻回型コンデンサの静電容量およびインピーダンスの測定結果を図１４および図１５に示す。
【０１０５】
図１２に示すように、Ｌ／Ｗの値が４．０であり、かつ並列に配置された２つの円筒部を含む例５の巻回型コンデンサは、１００ｋＨｚを超える高周波領域においても約１ｎＦ以上の高い静電容量を有した。これに対し、図１４に示すように、Ｌ／Ｗの値が２．０であり、かつ円筒部を１つのみ含む例１の巻回型コンデンサは、１００ｋＨｚを超える高周波領域において、１ｎＦよりも小さい静電容量を有した。また、図１３および図１５に示すように、例５の巻回型コンデンサは、例１の巻回型コンデンサよりもインダクタンスが低下し、高周波側に共振周波数を有した。その結果、例５の巻回型コンデンサは、高周波数の交流電流に対して、例１の巻回型コンデンサよりも低いインピーダンスを示した。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明に係るコンデンサは、小型で且つＥＳＲおよびＥＳＬが小さいので、高周波数領域であっても好適に使用することができ、小型化および高性能化が求められる種々の電子機器において好適に用いられる。
【符号の説明】
【０１０７】
１  巻回型コンデンサ
２  円筒部
４  第１外部電極
６  第２外部電極
８  樹脂部
１０  積層体
１２  下部電極層
１４  誘電体層
１６  上部電極層
１８  絶縁層
２１  第２の誘電体層
２２  第３の電極層
２４  部分
２５  拡散防止層
２６  密着層
２７  界面層
３２  基板
３４  犠牲層
３６  フォトレジスト
３８  フォトレジストパターン
４０  犠牲層パターン
４２  フォトレジスト
【図１】
2019502260.tif 000004
【図２】
2019502260.tif 000005
【図３】
2019502260.tif 000006
【図４】
2019502260.tif 000007
【図５】
2019502260.tif 000008
【図６】
2019502260.tif 000009
【図７】
2019502260.tif 000010
【図８（ａ）】
2019502260.tif 000011
【図８（ｂ）】
2019502260.tif 000012
【図８（ｃ）】
2019502260.tif 000013
【図８（ｄ）】
2019502260.tif 000014
【図８（ｅ）】
2019502260.tif 000015
【図８（ｆ）】
2019502260.tif 000016
【図９】
2019502260.tif 000017
【図１０（ａ）】
2019502260.tif 000018
【図１０（ｂ）】
2019502260.tif 000019
【図１０（ｃ）】
2019502260.tif 000020
【図１０（ｄ）】
2019502260.tif 000021
【図１１】
2019502260.tif 000022
【図１２】
2019502260.tif 000023
【図１３】
2019502260.tif 000024
【図１４】
2019502260.tif 000025
【図１５】
2019502260.tif 000026
【国際調査報告】
2019502260.tif 000027
2019502260.tif 000028
2019502260.tif 000029